新型整车控制器的关键技术分析
电动化、智能化、网联化和共享化是汽车产业公认的未来发展方向。作为电动汽车核心零部件，整车控制器必须能够支撑汽车“四化”。其必须满足高计算性能、高通信带宽、高功能安全性、软件持续更新等需求。目前整车电子电气架构及整车控制器所搭载技术普遍无法满足以上需求。为覆盖上述需求，未来汽车产品将逐渐采用集中式电子电气架构，同时整车控制器必须包含以太网、CANFD、多核芯片、双核心、OTA等关键技术。
    本文将首先介绍整车控制器与分布式和集中式2种电子电气架构的关系，然后分别介绍了新型整车控制器的关键技术，对技术内容进行了分析，提出了未来发展趋势并进行了展望。 
    1. 整车控制器与电子电气架构
    1.1 整车控制器与分布式电子电气架构
    在以往的芯片能力前提下，受到计算能力及通信能力的限制，整车控制器无法集成所有的车辆控制软件，即使是新能源部件控制相关的软件也无法全部集成。这决定了整车控制器只能作为分布式电子电气架构中的一员，但是这种关系限制了功能变更及扩展。
在分布式电子电气架构中，一项整车层级的功能由多个控制器配合完成。某项功能的实现可能需要几个或十几个控制器相互配合，并且这些控制器可能分布在整车不同的网络中(图1)。
图1 整车控制器在分布式电子电气架构中的位置
整个交互过程与时间配合异常复杂。整车普遍有100余个控制器，几百项整车级功能，功能与控制器本身的物理连接交织成一个巨大而复杂的网，非常不利于模块化设计与扩展。在这种情况下，增加一个新功能，需要在上述的复杂功能网络上考虑各部分相关性，并对大量的控制器软件进行修改及测试。
    1.2 整车控制器与集中式电子电气架构
    随着芯片及车载以太网的发展，整车控制器已经具备集成大部分车辆控制软件的能力。分布式电子电气架构正在逐渐向高度集成化和智能化发展，整车控制器在电子电气架构中的位置也随之发生变化，真正实现车辆层级的集成型控制器，其控制涵盖动力、底盘以及一些网
关功能。整车控制器与集中式电子电气架构的关系如图2所示。将大部分的功能集成于整车控制器中会极大地减少整车线束长度与控制器数量。
图2 整车控制器在集中式电子电气架构中的位置
2. 新型整车控制器关键技术
特斯拉召回是什么意思为支撑汽车“四化”，整车控制器必须满足高通信带宽、高计算性能、高功能安全性、软件持续更新等多项需求。其中，高通信带宽催生了车载以太网、CANFD技术发展；高计算性能催生了多核芯片和双核心控制架构技术发展；软件持续更新催生了OTA技术发展。这些技术将被普遍应用在新型整车控制器上。下面将分别介绍这些技术。 
    2.1 车载以太网
    在过去20年里通信带宽问题一直困扰着汽车行业。在这期间，CAN总线是主流的车载网络
技术。其1 Mbit/s的标称速度在该技术早期对于汽车带宽需求有足够的裕度。然而近年来随着车辆控制逻辑越来越复杂，所需控制器和传感器数量急剧增加，虽然集中式电子电气架构可以在一定程度上减少控制器数量，但是由于域控制器的计算能力远高于原有车辆控制器，因此1 Mbit/s的CAN通信带宽显然是无法满足数据交互需求的。
    更高的通信带宽要求加速了以太网和汽车行业的融合。以太网诞生于20世纪70年代，其最早的雏形与如今家庭、办公、服务器机房、数据仓库运行的以太网早已截然不同。尽管以太网与时俱进地发展，但是应用于汽车仍有一些问题，最主要的是电磁兼容性问题。这些限制在 BroadR-Reach 技术出现后被打破，该技术可在单对非屏蔽双绞线上提供 100 Mbit/s的带宽。这种传输方法从未应用在之前的以太网。即便物理层变化，这种技术仍能够在高层实现与以太网的无缝结合且运行方式不变。目前，该技术已经用于量产车型。同时，支持更快速度的 RTPGE 技术正在研发中，在保留软件兼容性的同时，其带宽有望提升到1 Gbit/s。
    尽管通信带宽有着明显的优势，但受制于成本及功耗因素，车载以太网主要应用于骨干网络。用于整车控制器与其他域控制器的通信，如图3。而对于域内的智能执行器和传感器，使用其他低成本解决方案，如CANFD、CAN、LIN。

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